KR100859072B1 - 프린티드 써키트코일을 가지는 bldc 모터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터에 관한 것으로서, 모터 코일의 권선을 대신하는 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터에 있어서, 요크와, 요크 일측에 고정되며, 권선된 모터 코일의 역할을 하는 패턴을 형성함으로써 자기력을 발생시키는 프린티드 써키트코일과, 프린티드 써키트코일과 마주 보면서 회전축에 의해 회전 가능하도록 설치되는 회전마그네트와, 회전마그네트에 고정되고, 프린티드 써키트코일에서 발생되는 자기력과 회전마그네트의 자속으로 인해 발생되는 유도전류에 의해 회전하는 로터와, 로터와 함께 회전함으로써 프린티드 써키트코일의 냉각을 위한 송풍력을 발생시키는 냉각팬을 포함한다. 따라서, 본 발명은 프린티드 써키트코일에 형성된 패턴의 저항성분에 의해 전류 인가시 발생하는 열을 외부로 방출시킴으로써 프린티드 써키트코일의 열변형 및 열손상을 방지하고, 이로 인해 내구성을 증대시키며, 프린티드 써키트코일로 인가되는 전류의 허용량을 증가시킴으로써 토오크의 증가를 가져오는 효과를 가지고 있다.
프린티드 써키트코일, 마그네트, 요크, 로터
Description
도 1은 종래의 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터를 도시한 분해 사시도이고,
도 2는 종래의 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터를 도시한 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터를 도시한 분해 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터를 도시한 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 요크 111 : 고정홀
112 : 통풍홀 120 : 프린티드 써키트코일
121 : 패턴 122 : 관통홀
123 : 통풍홀 130 : 회전축
131 : 베어링 140 : 회전마그네트
150 : 로터 160 : 냉각팬
161 : 결합홀
본 발명은 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프린티드 써키트코일에 형성된 패턴의 저항성분에 의해 전류 인가시 발생하는 열을 외부로 방출시킴으로써 프린티드 써키트코일의 열변형 및 열손상을 방지하는 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터에 관한 것이다.
일반적으로, 모터라 함은 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜서 회전력을 얻는 장치로서, 가정용 전자제품뿐만 아니라 산업용 기기 등에 광범위하게 사용된다.
이러한 모터중에서 BLDC 모터(Brushless DC Motor)는 로터에 계자, 스테이터에 전기자 권선을 설치하고, 홀센서(hall sensor), 보통 포토 다이오드(photo diode)를 이용하여 권선의 전류방향을 결정함으로써 브러쉬형의 모터와 같은 특성을 갖도록 한 모터로서, 일반적인 유도전동기나 AC 모터가 전류의 방향 전환을 위해 3상 또는 4상 인터버를 이용하고 있는 것과는 달리 내부드라이브에서 손쉽게 방향전환이 가능하고, 저속 및 고속에서 토오크가 비교적 높으며, 고속회전이 가능하고, 무접점의 반도체 소자로 코일의 전류를 드라이브할 수 있어 그 수명이 매우 길뿐만 아니라 소음과 전자적인 잡음을 거의 발생시키지 않으며, 모터 드라이브 회로 자체에서 직접 속도조절을 할 수 있는 장점을 가지고 있다. 특히, BLDC 모터는 최 근에 홀센서의 신뢰도가 향상되면서 매우 여러 가지의 형태로 개발되고 있다.
이러한 BLDC 모터중에서 소형화 및 고정밀화 제품에 적용되기 위하여 모터 코일의 권선을 대신하여 PCB(Printed Circuit Board)상의 패턴을 이용한 BLDC 모터를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 종래의 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터(10)는 요크(11)와, 요크(11)의 일측에 고정되는 프린티드 써키트코일(printed circuit coil; 12)과, 프린티드 써키트코일(12)과 마주 보면서 회전축(13)에 의해 회전 가능하도록 설치되는 마그네트(14)와, 마그네트(14)에 고정되는 로터(15)를 포함한다.
요크(11)는 프린티드 써키트코일(12)로 공급되는 전류를 제어함으로써 BLDC 모터(10)를 구동시키는 PCB(1)상에 고정되며, 일측면에 프린티드 써키트코일(12)이 고정된다.
프린티드 써키트코일(12)은 권선된 모터 코일의 역할을 하는 패턴(12a)을 형성함으로써 전류의 공급에 의해 자기력을 발생시킨다.
마그네트(14)는 요크(11)의 고정홀(11a)과 프린티드 써키트코일(12)의 관통홀(12a)에 삽입되어 고정되는 회전축(13)에 베어링(14a)을 매개로 회전 가능하게 설치된다.
로터(15)는 마그네트(14)에 고정되고, 프린티드 써키트코일(12)에서 발생되 는 자기력과 마그네트(14)의 자속으로 인해 발생되는 유도전류에 의해 마그네트(14)와 함께 회전한다.
이와 같은 종래의 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터(10)는 미도시된 홀센서가 마그네트(14)의 자력을 센싱함으로써 로터(15)의 위치를 검출하며, 검출된 로터(15)의 위치를 전달받은 콘트롤러(미도시)가 마그네트(14)의 자극 배열에 맞도록 프린티드 써키트코일(12)에 특정 방향의 전류를 흘려준다. 따라서, 프린티드 써키트코일(12)에 전류 흐름의 방향에 맞는 극성의 자기력이 발생함으로써 프린티드 써키트코일(12)에서 발생되는 자기력과 마그네트(14)의 자속으로 인해 이들간에 유도전류가 발생하여 로터(15)가 회전한다.
그러나, 이러한 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터(10)는 프린티드 써키트코일(12)에 전류를 인가시 패턴(12a)의 저항성분에 의하여 열이 발생하여 프린티드 써키트코일(12)의 변형을 초래하거나 심할 경우에는 타버리는 문제가 발생함으로써 내구성을 현저하게 저하시키는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 프린티드 써키트코일에 형성된 패턴의 저항성분에 의해 전류 인가시 발생하는 열을 외부로 방출시킴으로써 프린티드 써키트코일의 열변형 및 열손상을 방지하고, 이로 인해 내구성을 증대시키며, 프린티드 써키트코일로 인가되는 전류의 허용량을 증가시킴으로써 토오크의 증가를 가져오는 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 모터 코일의 권선을 대신하는 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터에 있어서, 요크와, 요크 일측에 고정되며, 권선된 모터 코일의 역할을 하는 패턴을 형성함으로써 자기력을 발생시키는 프린티드 써키트코일과, 프린티드 써키트코일과 마주 보면서 회전축에 의해 회전 가능하도록 설치되는 회전마그네트와, 회전마그네트에 고정되고, 프린티드 써키트코일에서 발생되는 자기력과 회전마그네트의 자속으로 인해 발생되는 유도전류에 의해 회전하는 로터와, 로터와 함께 회전함으로써 프린티드 써키트코일의 냉각을 위한 송풍력을 발생시키는 냉각팬을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터(100)는 요크(110)와, 요크(110) 일측에 고정되는 프린티드 써키트코일(printed circuit coil; 120)과, 프린티드 써키트코일(120)에 마주 보면서 회전축(130)에 의해 회전 가능하도록 설치되는 회전마그네트(140)와, 회전마그네트(140)에 고정되는 로터(150)와, 로터(150)와 함께 회전하여 냉각을 위한 송풍력 을 발생시키는 냉각팬(160)을 포함한다.
요크(110)는 일정한 위치에 고정되는데, 일예로 프린티드 써키트코일(120)로 공급되는 전류의 제어를 통해 BLDC 모터(100)를 구동시키는 PCB(1)상에 고정되며, 일측에 프린티드 써키트코일(120)이 부착된다.
프린티드 써키트코일(120)은 권선된 모터 코일의 역할을 하기 위하여 패턴(121)이 형성되고, 원하는 크기의 자기력 발생을 위한 패턴(121)의 형성면이 다층으로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 전류의 공급에 의해 자기력을 발생시킨다.
회전마그네트(140)는 바람직하게는 N극과 S극이 교대로 형성되는 링마그네트로서, 본 실시예에서는 프린티드 써키트코일(120)의 관통홀(122)을 관통하여 요크(110)에 베어링(131)을 매개로 회전 가능하게 설치되는 회전축(130)에 고정된다.
로터(150)는 회전마그네트(140)에 고정됨으로써 회전마그네트(140)와 함께 회전하도록 설치된다.
냉각팬(160)은 로터(150)와 함께 회전함으로써 프린티드 써키트코일(120)의 냉각의 위한 송풍력을 발생시키는데, 회전축(130)의 고정여부를 불문하고 로터(150)에 고정되는 구성을 가질 수 있으며, 이에 한하지 않고, 본 실시예에서처럼 회전마그네트(140)에 고정됨과 아울러 요크(110)로부터 베어링(131)을 매개로 회전 가능하게 설치되는 회전축(130)에 결합홀(161)을 통해 억지 끼워져서 고정될 수 있다.
냉각팬(160)은 프린티드 써키트코일(120)의 효과적인 냉각을 위하여 요크(110)로부터 여유롭게 관통하여 돌출되는 회전축(130)에 고정됨으로써 요크(110) 에서 프린티드 써키트코일(120) 반대측에 위치하게 되며, 이 때, 요크(110)는 냉각팬(160)에 의한 송풍을 프린티드 써키트코일(120)로 공급하기 위하여 하나 또는 다수의 통풍홀(112)이 형성된다. 한편, 요크(110)가 고정을 위해 PCB(1)상에 설치되는 경우 PCB(1)에도 요크(110)의 통풍홀(112)과 일치하는 통풍홀(1a)이 형성되어야 함은 당연하다 하겠다.
프린티드 써키트코일(120)은 냉각팬(160)에 의한 송풍을 통과시키도록 요크(110)의 통풍홀(112)과 일치하는 통풍홀(123)이 형성됨이 바람직하다.
이와 같은 구조로 이루어진 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터의 동작은 다음과 같이 이루어진다.
로터(150)의 회전을 위하여 미도시된 홀센서(hall sensor)가 회전마그네트(140)의 자력을 센싱하여 회전마그네트(140)의 자극 위치를 검출하면 이를 콘트롤러(미도시)가 감지신호로서 수신받아 회전마그네트(140)의 자극 배열에 맞도록 프린티트 써키트코일(120)에 특정 방향의 전류를 공급하며, 이로 인해 프린티드 써키트코일(120)에 전류 흐름의 방향에 맞는 극성의 자기력이 발생함으로써 프린티드 써키트코일(120)에서 발생되는 자기력과 회전마그네트(140)의 자속으로 인해 이들간에 유도전류가 발생하여 로터(150)가 회전마그네트(140)와 함께 회전한다.
이 때, 로터(150)와 함께 회전하는 냉각팬(160)에 의한 송풍은 프린트디 써키트코일(120)을 비롯한 주변 구성부재를 냉각시키며, 송풍되는 공기가 요크(110) 및 프린티드 써키트코일(120)의 통풍홀(112,123)을 통과하면서 프린티드 써키트코일(120) 등의 냉각효율을 극대화시킨다.
그러므로, 프린티드 써키트코일(120)에 형성된 패턴(121)의 저항성분에 의해 전류 인가시 발생하는 열을 냉각팬(160)에 의해 외부로 방출시킴으로써 프린티드 써키트코일(120)의 열변형 및 열손상을 방지하며, 이로 인해 내구성을 증대시킨다.
또한, 냉각 기능을 가지게 됨으로써 프린티드 써키트코일(120)로 인가되는 전류의 허용량을 증가시킬 수 있도록 함으로써 토오크의 향상을 가져온다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터는 프린티드 써키트코일에 형성된 패턴의 저항성분에 의해 전류 인가시 발생하는 열을 외부로 방출시킴으로써 프린티드 써키트코일의 열변형 및 열손상을 방지하고, 이로 인해 내구성을 증대시키며, 프린티드 써키트코일로 인가되는 전류의 허용량을 증가시킴으로써 토오크의 증가를 가져오는 효과를 가지고 있다.
Claims (4)
- 모터 코일의 권선을 대신하는 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터에 있어서,요크와,상기 요크 일측에 고정되며, 권선된 모터 코일의 역할을 하는 패턴을 형성함으로써 자기력을 발생시키는 프린티드 써키트코일과,상기 프린티드 써키트코일과 마주 보면서 회전축에 의해 회전 가능하도록 설치되는 회전마그네트와,상기 회전마그네트에 고정되고, 상기 프린티드 써키트코일에서 발생되는 자기력과 상기 회전마그네트의 자속으로 인해 발생되는 유도전류에 의해 회전하는 로터와,상기 로터와 함께 회전함으로써 상기 프린티드 써키트코일의 냉각을 위한 송풍력을 발생시키는 냉각팬을 포함하고,상기 냉각팬은 상기 회전마그네트에 고정됨과 아울러 상기 요크로부터 관통하여 돌출되는 회전축에 고정되고,상기 요크는 상기 냉각팬에 의한 송풍을 프린티드 써키트코일로 공급하기 위하여 통풍홀이 형성되며,상기 프린티드 써키트코일은 상기 냉각팬에 의한 송풍을 통과시키도록 상기 요크의 통풍홀과 일치하는 통풍홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 프린티드 써키트코일을 가지는 BLDC 모터.
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Legal Events
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |